赣南于都地区水文地质调查重点工作区地热地质条件研究

段文兵 左承鑫

江西省勘察设计研究院 江西 南昌330095

引言

地热资源是一种综合性矿产资源,通过开展水文地质调查、掌握区域地热地质条件,能够有效挖掘地热尾水的开发利用价值、减轻环境影响,同时也对于冬季供暖、种植养殖项目开发等具有贡献价值。在实际项目中需做好前期资料收集、水文地质测量、地热钻探、取样测试等工作部署,保证满足实际勘查要求。

1 赣南于都地区水文地质条件概况

赣南于都地区位于江西省赣州市东部地区,属亚热带季风气候,总面积为2893k m2。重点工作区位于中部白石塘-乌迳一带,区域内小型溪流发育,河流总长1283k m,河网密度每平方公里达0.44k m。工作区地质地貌条件较为复杂,出露地层包含第四系、石炭系、泥盆系、南华系以及青白口系等,岩浆岩分布有白鹅岩体和万田岩体。区域内构造发育,主要表现为褶皱、断裂两种类型。地下水包含松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两种类型,呈现出动态变化[1]。

2 重点工作区地热地质条件的调查研究结果

2.1 地层岩性与水文地质条件 结合野外调查与地热钻探结果可知,重点勘查区分布的地层包含第四系冲积层(Qal)、南华系上统沙坝黄组(Nh2-3s)、南华系下统上施组(Nh1s)三种类型,其中Qal层由上至下分别由粉质粘土、砂砾石层组成,透水性与含水性较强;Nh2-3s层在10.8 2～16.3 9 m揭露为中-微风化层,自16.3 9～155.8 6间基岩,裂隙较发育,含水性差;Nh1s层出露岩性为变余长石石英砂岩,岩石碎裂构造。在本项目中选取编号为ZK4-1、ZK4-2的两个钻孔进行地热钻探,孔深分别为568.6 6 m和

432.5 7 m,两孔均揭露闪长岩脉、矿物成分相似。根据区域资料与地质勘查结果,该区域内部的断裂构造主要包含NE 至NNE 向、NW向两种构造类型。

在水文地质条件上,该工作区的地下水主要包含两种类型:其一是第四系松散岩类孔隙水,含水层为砂砾石层、厚度为2～4 m,地下水位年均变化幅度为2～3 m,单井出水量为500 m3/d;其二是基岩裂隙水,由构造裂隙水、风化带网状裂隙水组成,结合抽水试验结果可知单井出水量为1000 m3/d。

2.2 地温场与地热流体场特征

2.2.1 地温场特征 为实现对工作区地温场平面、垂向变化特征的良好反馈,拟将原有三个地热钻孔ZK1～ZK3的测温结果与本次两个钻孔的测量结果进行整合分析,其中原ZK1～ZK3 三个钻孔的孔深分别为

285.18 m、407.6 m 和602.09 m,揭露的地热水温度分别为40.7°C、44.3°C和

46.5°C,从中看出与主裂隙F1间距离越大的钻孔揭露出的地热水温度相对更高,热储增温率则与之相反。以主断裂走向为基准,在孔深相同的条件下,四个钻孔的地温由高到低依次为ZK1、ZK2、ZK4-1和ZK4-2,地温场异常集中分布在断裂中心区域。以垂直方向为基准进行地温场变化特征的分析,根据钻孔测温结果可知,原三个钻孔每100 m的温度变化率分别为

11.5 °C、15.9 °C、15.3 6°C,ZK4-1孔在孔深为10～430 m处的增温率为每100 m 提高4.1 4°C、在孔深430～530 m 范围内对应的增温率为0.6 °C、在孔深530～568.6 6 m 范围内的增温率为6.4 7°C,ZK4-2孔的增温率为3.6 °C。

由此可知,伴随钻孔深度的增加,热储中的流体温度呈等幅上升趋势,其中ZK1～ZK3孔的温度曲线变化幅度相近,热储内流体温度高于上部变质砂岩、低于下部花岗岩;ZK4-1孔的温度曲线变化幅度加大,在变质岩体、断裂挤压破碎带中呈线性递增趋势,热储底板温度大体与上部变质砂岩温度相同、低于下部花岗岩;ZK4-2孔的曲线同样呈线性递增趋势,增温率同比其余钻孔保持在最低水平[2]。

2.2.2 地热流体场特征 结合地质水文勘查结果,该区域地热流体为构造裂隙承压水,属于构造对流带状低温低热水资源Ⅱ-2型。根据抽水试验结果可知,ZK1～3孔的水位变化幅度趋于一致,说明三个钻孔位于相同地热水系统内。针对地热水动态特征进行分析,该工作区的地热水系统水温年均变化幅度保持在2°C以内,通常温度最低值出现在3～6月,因雨季浅层含水层动储量增大,因此对于地热水出露区的水温构成较大的混合热传递效应,由此说明该区域地热水与浅层基岩裂隙水以及地表水间均具有水力联系。

2.3 热储特征与埋藏条件 针对该区域带状热储的平面特征进行分析,该区域热储包含F1断裂硅化破碎带、下盘花岗岩与蚀变石英闪长玢岩裂隙密集带,其中位于硅化破碎带的ZK1、ZK2、ZK3钻孔在揭露时水量丰富,其余钻孔在揭露时基本无水。根据断层倾向可知,钻孔越深,热储厚度越大,地热水温度越高,水量相应越大;而在热储埋深保持相同的情况下,靠近F1处揭露的地热水温度相对更高。针对热储的垂向特征进行分析,储水空间主要位于断裂带中下部,硅化破碎带的富水性优于下盘岩体。运用Si O2温标法计算得出热储温度为93.5 1～105.0 9°C,且地热水的循环深度为

1331.3 7～1536.3 3 m,大地热流为工作区地热水的主要热源,岩浆岩体中放射性元素衰变可提供部分热源头。

结论

总体来看,通过开展重点工作区的水文地质勘查工作,能够为区域地热资源的多级开发与综合利用提供参考依据。结合现有勘查成果,后续还需针对F1断裂硅化破碎带的富水性开展进一步勘查,同时兼顾地热尾水热能的开发利用,并完善相关保护措施的编制,为区域发展提供宝贵能源资源。